苏云金芽胞杆菌BkdR和CcpA对bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)转录调控因子BkdR和多效调控因子CcpA对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸代谢基因簇bkd的转录调控,明确bkd基因簇的转录调控机制。【方法】通过β-半乳糖苷酶活性测定分析bkd基因簇启动子的诱导转录活性,采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的ccpA基因,通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化BkdR和CcpA蛋白,通过凝胶阻滞实验明确BkdR和CcpA蛋白与bkd基因簇启动子的结合作用。【结果】亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可诱导bkd基因簇启动子Pptb的转录活性。Pptb的诱导活性在bkdR突变体中明显降低,而在ccpA突变体中明显上升。BkdR和CcpA蛋白与Pptb均有结合作用。【结论】bkd基因簇的转录活性受BkdR正调控,而受CcpA负调控。     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigE基因敲除突变株的构建与特点

SigE因子是芽胞杆菌芽胞形成过程中起重要作用的sigma因子,它控制着众多芽胞形成相关基因的表达.在苏云金芽胞杆菌中,Cryl等杀虫晶体蛋白的表达也受SigE因子的控制.本研究利用同源重组技术构建了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种标准菌株HD-73 sigE缺失突变株.研究表明:突变株衰亡期提前,丧失了形成芽胞和晶体的能力:cryIAa指导的β-半乳糖苷酶活性分析表明sigE基因对crylAa基因的转录有较大影响.利用载体pHT315携带sigE所在操纵子spoIIG及其启动子序列在突变株中表达,使突变株恢复了产生芽胞和形成杀虫晶体的能力,生长基本恢复正常,这些结果表明SigE因子是Bt库斯塔克亚种菌株产生芽胞和形成晶体所必需的.     

苏云金芽胞杆菌基因组研究

苏云金芽胞杆菌制剂是目前世界上产量最大、使用最广的微生物杀虫剂.近年来,国内外研究人员在苏云金芽胞杆菌的功能基因组学领域开展了深入的研究,取得了丰硕的研究成果.本文拟就苏云金芽胞杆菌的基因组、转录组、蛋白质组及代谢组研究进展进行简要论述.     

苏云金芽胞杆菌dxr1基因的转录受SigH控制

【目的】萜类化合物广泛分布在生物界,是重要的生命物质。目前发现有两条萜类化合物的生物合成途径,即甲羟戊酸(MVA)途径和2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径。MEP代谢途径中的关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构化酶(DXR,EC1.1.1.267)催化1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸生成MEP。枯草芽胞杆菌中dxr基因编码DXR酶,而在苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)中有2个基因(dxr1和dxr2)编码DXR酶。通过分析BtHD73菌株的dxr1基因的转录活性和dxr1突变体表型,明确dxr1基因的转录调控机制和功能。【方法】通过5?RACE分析dxr1的转录起始位点;β-半乳糖苷酶活性测定分析dxr1基因启动子(Pdxr1)的转录活性;采用同源重组技术分别敲除BtHD73菌株的dxr1和dxr2基因;利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量;利用DXR检测试剂盒检测Bt菌株的DXR活性。【结果】dxr1基因的转录起始位点位于起始密码子上游39 bp处的G碱基;与出发菌株HD73相比,Pdxr1在sig H突变体中的转录活性明显降低;dxr1或dxr2基因的缺失对菌体生长、芽胞形成率和Cry1Ac蛋白产量无显著影响,但使DXR活性下降。【结论】Bt中dxr1基因的转录受Sig H控制,dxr1基因的缺失影响DXR的活性。     

两株苏云金芽胞杆菌晶体与芽胞形成过程的细胞学对比分析

苏云金芽胞杆菌(Bt)中绝大多数杀虫晶体蛋白(ICPs)的表达依赖于芽胞形成,为了从细胞水平研究晶体与芽胞形成之间的关系,本文选用Bt 4.0718与工程菌BtΔleuB为研究对象,利用FM4-64对不同生长阶段的菌体细胞染色,并用激光共聚焦扫描显微镜进行了对比观察和分析。结果显示,Bt 4.0718芽胞的发育依次经历了不对称隔膜和内吞形态学阶段后,能顺利进入下一个发育阶段,直至完成芽胞发育过程后母细胞凋亡裂解;而BtΔleuB细胞进入不对称隔膜期的时间明显延迟,且芽胞发育被阻滞于内吞阶段,伴胞晶体形成最早于不对称隔膜期可见,并且晶体体积继续增大直至细胞死亡。qRT-PCR结果显示,σ~E、spoIIR和spoIIGA的高水平转录是维持BtΔleuB细胞中ICPs正常表达的关键因素。本研究结果对进一步揭示晶体与芽胞形成之间的关系及构建性状优良Bt工程菌具有一定的参考价值。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ba结构域Ⅱ中Loops结构与功能关系研究

为了明确杀虫晶体蛋白中各个Loop的结构与功能的关系,以及Loop突变对Cry1Ba蛋白杀虫活性的影响,首先通过三维结构模拟以及同源序列分析的方法,找到Cry1Ba蛋白三个结构域及三个Loop相对应的氨基酸片段:然后通过重叠引物PCR将编码Cry1Ba蛋白结构域Ⅱ中的三个Loop进行了相应的突变,共获得了5个突变体M1(Loop1:340WSNTR344-缺失(Cry1A))、M2(Loop2:402Y-G)、M3(Loop2:400GIYLEP405-PSAV(Cry3A)),M4(400GIYLEPIH407-ILGS(Cry1A)),M5(Loop3:472LQSRV476-AGAVYTL(Cry1A)).将这些突变体在大肠杆菌BL21中进行了诱导表达,提取蛋白,分别对小菜蛾进行了生物活性测定.生测结果表明,Loop1的缺失突变M1的毒力,与Cry1Ba(LC50 0.96μg/mL)相比,显著降低,LC50为35.51 μg/mL;在Loop2的突变中,单个氨基酸的突变M2(Y/G)的毒力略有下降(LC50为1.31 μg/mL);而另两种突变(M3和M4)时小菜蛾的毒力明显下降,LC50值分别为11.56 μg/mL、34.81 μg/mL;Loop3的突变M5对小菜蛾的毒力略有提高(LC50 0.81 μg/mL),但差异不显著.对Cry1Ba蛋白突变前后结构与功能之间关系的分析结果表明,Loop区突变对Cry1Ba蛋白的结构和功能影响非常显著;Loop1和Loop2在决定Cry1Ba对小菜蛾的毒性方面起着重要作用.     

苏云金芽胞杆菌LM1212菌株cry基因启动子的活性分析

【背景】前期发现一株具有独特分化表型的苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)LM1212,该菌株共有14种杀虫基因,组成了10个转录单元。利用源自菌株LM1212的晶体产生细胞调控因子(crystal producing cell regulator, CpcR)以及其可以激活的cry35-like基因启动子,已在典型Bt菌株HD73中成功构建了非芽胞杀虫蛋白表达体系。【目的】比较菌株LM1212的不同杀虫基因启动子的转录活性,明确可被转录因子CpcR激活的且转录活性较高的启动子,以此为基础优化非芽胞杀虫蛋白表达体系。【方法】将10个启动子区域分别与lacZ报告基因融合构建在pHT304-18Z载体上,得到了10个重组质粒;然后将cpcR基因及其启动子(PcpcR-cpcR)分别反向构建在选取的启动子区域与lacZ报告基因的上游,得到可以表达CpcR且与上述构建相对应的10个重组质粒,将这些重组质粒分别转入不含CpcR的菌株HD73,即获得20个可用于测定β-半乳糖苷酶活性的重组菌株。通过光学显微镜观察和SDS-PAGE检测明确杀虫蛋白表达的情况。【结果】在...     

苏云金芽胞杆菌重组工程菌研究进展

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)可以产生对多种农业害虫有毒性的晶体蛋白(Insecticidal crystal protein,ICP),是目前世界上使用范围最广、应用最成功的杀虫微生物.已经发现苏云金芽胞杆菌可以对包括鳞翅目、鞘翅目、直翅目等在内的9个目500多种昆虫具有杀虫活性①,同时对某些螨类、吸虫、鞭毛虫及动植物线虫也有一定的活性.     

苏云金芽胞杆菌肠毒素基因的PCR检测

采用多重引物PCR进行了 45株苏云金芽胞杆菌、2株蜡状芽胞杆菌和 2株球形芽胞杆菌溶血素BL ,肠毒素T和entS基因的检测 ,结果表明 95 6%苏云金芽胞杆菌含溶血素hblA基因 ,91 1 %含bceT基因 ,93 3%含entS基因。用两种商业化肠毒素检测试剂盒TECRA和RPLA进行所有菌株肠毒素的体外免疫测定 ,大部分苏云金芽胞杆菌和阳性蜡状芽胞杆菌都能产生不同水平的肠毒素活性 ,同hblA基因PCR检测结果基本相符。尽管DBT0 0 7和T2 4 0 0 1含有hblA基因 ,但用TECRA却检测不到肠毒素 ;Dmu39菌株不含肠毒素基因 ,但用TECRA却检测出高的肠毒素活性。苏云金芽胞杆菌BDT2 4 8和球性芽孢杆菌不含肠毒素基因和肠毒素。结果表明昆虫病原菌苏云金芽胞杆菌的安全性有待进一步研究     

利用ERIC-PCR对苏云金芽胞杆菌与蜡状芽胞杆菌进行鉴定的研究

为了探索ERIC-PCR技术在苏云金芽胞杆菌和蜡状芽胞杆菌的鉴定及分型中的应用价值,本研究采用PCR方法初步检测苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因的组成,并对苏云金芽胞杆菌和蜡状芽胞杆菌的总DNA进行ERIC-PCR扩增,分析ERIC-PCR指纹图谱的特点并采用NTSYS2.10软件对其进行聚类。结果显示,各菌株的ERIC指纹图谱表现出不同程度的多态性,但图谱与菌株所含cry基因的类型存在一定的相关性。聚类分析结果显示,含有相同或相近cry基因类型的Bt菌株在进化树上趋向聚为一类,而不含cry基因的蜡状芽胞杆菌趋向于与不含cry基因的Bt菌株聚为一类或单独聚类。若在多种模式菌株的参考下,该方法可用于苏云金芽胞杆菌的初步鉴定和分型。     

苏云金芽胞杆菌sigK 基因插入失活突变体的特点及其对cry3A基因启动子活性的影响

摘要: 【目的】构建苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt) sigK 基因插入失活突变体,分析突变体特点并明确其对cry3A 基因启动子的影响。【方法】采用同源重组技术在苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因中插入卡那霉素抗性基因,构建了sigK 基因插入失活突变体。通过生长曲线测定、扫描电子显微镜观察晶体、芽胞形成情况和芽胞计数及SDS-PAGE 等方法分析了突变体的特点; 构建了遗传恢复菌株对上述性状进行了功能验证; 利用启动子融合lacZ 技术检测了cry3A 基因启动子的转录活性。【结果】获得了苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因突变体,生长曲线测定表明,突变体较出发菌株在稳定期后期生长较慢; 扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变体丧失了形成芽胞和晶体的能力; SDS-PAGE 分析表明突变体中伴胞晶体蛋白的表达量明显低于出发菌株和恢复菌株。利用载体pHT315 携带sigK 基因及其启动子在突变株中表达,所获得的遗传恢复菌株恢复了突变株产生芽胞和晶体的能力; sigK 基因的突变可以提高cry3A 基因启动子在产胞后期的转录活性,对cry3A 启动子指导的Cry 蛋白表达量没有显著影响。【结论】本研究证明sigK 基因为苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,并影响伴胞晶体蛋白的产量; sigK 基因功能的丧失有利于cry3A 基因启动子在产胞后期的转录。     

苏云金芽胞杆菌鲇泽亚种HD—133 cry1D的表达调控

利用PCR扩增基因crylD启动子及上游区片段,在测序的基础上构建含crylD—lacZ融合基因穿梭质粒,导入不同遗传背景的苏云金芽胞杆菌菌株中,并以crylAb—lacZ融合基因为对照测定β—半乳糖苷酶活性,检测启动子上游区的作用。结果表明,crylD—lacZ和crylAb—lacZ融合基因在不同遗传背景的菌株中表达完全不同,也许一些宿主专一性的因子参与了转录调控;而在同一菌株中CerylD-lacZ和cryl Ab-lacZ的表达差异是由于上游区的不同以及竞争有限的σ因子所致。利用PCR定点诱变技术突变其SD序列GGGGA为GGAGG后,CerylD-lacZ融合基因的表达提高了1．0—1．6倍。表明GGAGG是苏云金芽胞杆菌合适的SD序列,也揭示了不合适的SD序列是crylD表达量低的原因之一。     

Survival and conjugation of Bacillus thuringiensis in a soil microcosm

The survival and conjugation ability of sporogenic and asporogenic Bacillus thuringiensis strains were investigated in broth, in non-amended sterile clay soil monoculture and in mixed soil culture. The 75 kb pHT73 plasmid carrying an erythromycin resistance determinant and a cry1Ac gene was transferred in mating broth and soil microcosm. Survival of strains was assessed in soil monoculture and in mixed soil culture for up to 20 days. Sporogenic strains rapidly formed viable spores which were maintained until the end of the experiment. The asporogenic strains were no longer recovered after 8 days of incubation. This study shows that the environmental impact of asporogenic B. thuringiensis strains is lower than that of sporogenic B. thuringiensis strains. Thus, the use of asporogenic strains may significantly reduce any potential risk (gene transfer, soil and plant contamination) due to the dissemination of B. thuringiensis-based biopesticides in the environment.     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因特性分析

营养期杀虫蛋白是在苏云金芽胞杆菌营养期中发现的一种非晶体状胞外杀虫蛋白 .通过Southern杂交的基因定位实验 ,证实了营养期杀虫蛋白基因并非位于染色体和环型质粒上 ;在 2 0个不同血清型的 2 3种菌株中 ,营养期杀虫蛋白基因的存在率为 5 6 5 % (13 2 3) .同时对随机选择的 3个不同亚种菌株进行基因克隆和序列分析 ,表明其基因具有相当高的同源性 .运用生物信息技术 ,对营养期杀虫蛋白多肽进行了功能结构域比对分析 ,发现这 789多肽蛋白的N端 31至 15 0残基之间存在一种趋化信号传导因子相似序列 ,C端 5 36至 6 6 6残基之间则存在着纤维素结合结构域相似肽 .上述结果提示 ,营养期杀虫蛋白基因在苏云金芽胞杆菌天然菌株中高度保守并较为广泛分布 ,其编码蛋白的特殊结构提示了营养期杀虫蛋白潜在的功能特性 ,为进一步研究营养期杀虫蛋白奠定了基础 .     

Host crop influence on the susceptibility of the American bollworm, Helicoverpa armigera, to Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki HD-73

Studies on the susceptibility of F₁ neonates of Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) collected from chickpea in Delhi and cotton in Punjab, Haryana and Rajasthan in northern India, to Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki HD‐73, and the impact of host crop diets on insect susceptibility, were carried out by diet incorporation bioassays. The susceptibility of F₁ neonates of H. armigera to Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki HD‐73 ranged from twofold (LC₅₀ 96 h, 84.5–164.2 µg (ai) l^?1) for chickpea to about fivefold (LC₅₀ 96 h, 51.1–247.7 µg (ai) l^?1) for cotton. The F₁ neonates of insects collected from pearl millet were twice as tolerant as those collected from cotton and sunflower at Sirsa to B. thuringiensis ssp. kurstaki HD‐73, suggesting that there was an influence of host crops on insect susceptibility. Insects originally collected from cotton fields at Bhatinda and reared for four generations on a chickpea‐based meridic diet were used to initiate host‐specific colonies of H. armigera. These host‐specific colonies were allowed to complete one generation on meridic diets prepared with different hosts, viz., cabbage, cauliflower, chickpea, green pea, pearl millet, and pigeon pea. Larvae of H. armigera were heaviest on the 15th day, and had a higher growth rate on a pigeon pea‐based diet than all other host diets. The larval period was shorter on chickpea and pigeon pea, with higher percentage pupation than all other host‐diets. The pupal weight of H. armigera was greater on chickpea and pigeon pea diets than on other host diets. The growth and development of larvae was significantly poorer on pearl millet diet than on other host diets. The F₁ neonates of H. armigera belonging to cabbage, cauliflower, and pearl millet host‐specific colonies were more susceptible than those belonging to chickpea, green pea, and pigeon pea host‐specific colonies to B. thuringiensis ssp. kurstaki HD‐73, suggesting the importance of proteinaceous nutrients in tolerance. The F₁ neonates of the pearl millet colony of H. armigera grown on a chickpea‐diet for 4 days were significantly more tolerant to B. thuringiensis ssp. kurstaki HD‐73 than those reared on the pearl millet‐based diet. These studies show the impact of the host diet of H. armigera on tolerance to B. thuringiensis.     

苏云金芽胞杆菌clpP基因缺失对碱刺激敏感性的影响

[目的]比较苏云金芽胞杆菌与枯草芽胞杆菌在碱性培养条件下生长情况,明确clpp基因在碱刺激条件下的作用.[方法]采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株clpP基因,通过在不同pH下生长曲线的测定明确了clpP基因缺失突变体对碱性环境的敏感性,测定clpp基因的缺失对芽胞形成率、芽胞萌发效率和盐胁迫的影响.[结果]苏云金芽胞杆菌在碱刺激后,当培养基pH值为8.9-9.1时可以恢复生长,而枯草芽胞杆菌在pH值为8.2-8.4时可以恢复生长,说明苏云金芽胞杆菌对碱性环境适应能力更强,这有助于作为病原菌的Bt适应昆虫中肠的碱性环境.clpp基因缺失对芽胞形成率和萌发效率没有明显的影响.在将培养基中NaOH终浓度调节至30 mmol/L NaOH时,clpp基因缺失突变体的生长较出发菌株慢.说明ClpP在苏云金芽胞杆菌对碱性环境的适应过程中具有重要作用.     

Secondary structure of the entomocidal toxin from Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki HD-73

The secondary structure of the toxin fromBacillus thuringiensis subsp.kurstaki (Btk) HD-73 was estimated by Raman, infrared, and circular dichroism spectroscopy, and by predictive methods. Circular dichroism and infrared spectroscopy gave an estimate of 33–40% -helix, whereas Raman and predictive methods gave approximately 20%. Raman and circular dichroism spectra, as well as predictive methods, indicated that the toxin contains 32–40% -sheet structure, whereas infrared spectroscopy gave a slightly lower estimate. Thus, all of these approaches are in agreement that the native conformation of Btk HD-73 toxin is highly folded and contains considerable amounts of both -helical and -sheet structures. No significant differences were detected in the secondary structure of the toxin either in solution or as a hydrated pellet.     

苏云金芽孢杆菌cry基因研究进展

从cry基因的分类、cry基因与转座因子的关系、cry基因的表达调控以及cry基因的作用机理等 4个方面综述了cry基因的研究进展 ,并简要展望了其研究和应用前景。     

Identity of hemolysins produced by Bacillus thuringiensis and Bacillus cereus

A hemolysin (Bt-hemolysin) produced by Bacillus thuringiensis var. kurstaki HD-1 producing crystalline toxin(s) was purified by successive treatments of ammonium sulfate (45-65%) and column chromatography using DEAE-cellulose, Sephadex G-75 and KB-002 (a hydroxyapatite column for fast protein liquid chromatography). A hemolysin (Bc-hemolysin) produced by B. cereus HG-6A was also purified by the same procedure. The purified Bt-hemolysin and Bc-hemolysin, both of which are thiol-activated hemolysins, were biologically, physicochemically and immunologically identical. These findings provide further evidence of the similarity of B. thuringiensis, which is being used as a biological insecticide, to B. cereus, a toxigenic organism of food poisoning.